在快速城市化进程中,种种城市问题的显现使承载城市功能运转的空间网络成为关键的研究对象。本文以空间句法研究的核心成果——“城市空间具有多层级网络结构特征”为理论依据,围绕“形式·功能”主题,提出多层级、多变量的空间网络结构量化分析方法,以天津中心城区为分析实例,进行城市空间结构演变的实证性研究,以揭示城市建设历程中规划设计的实际效用,并在此基础上探讨论证和优化规划设计方案的途径,从而主张将空间网络结构特征认知融入规划设计过程,以增进城市建设的科学性、有效优化城市功能运转。为此,本文从“理论框架建构”、“空间网络结构演变实证研究”、“规划设计举措的论证与优化”、“网络结构认知辅助规划设计”四个阶段递次展开。在“理论框架建构”(第二、三章)中,梳理城市空间分析、解析理论与城市空间规划控制理论的发展脉络,分析城市空间研究领域的主题流变与复杂性特点。在其基础上,阐述空间句法的理论性优势和方法性特征,说明空间网络拓扑结构与城市功能运转的相关性,并总结其全新的研究范式和空间结构观。在“空间网络结构演变实证研究”(第四章)中,以天津中心城区为分析实例,应用多层级、多变量空间网络结构量化分析方法,客观揭示不同历史时期空间网络的微、中、宏观层级结构的中心性、网络性和综合潜力模式。将空间网络结构演变与城市发展和规划建设事件相结合,重点关注网络结构与城市功能的相关性、规划建设和自发建设对网络结构的具体作用等问题,并得出如下结论：1)城市功能在很大程度上与空间网络的拓扑结构相关；2)通过几何形式赋予空间秩序性的规划建设往往在宏观层级结构中得以实现,而中微观层级的城市结构长期处于失控状态；3)自发建设形成或经历过自发协调过程的空间形态具有突出的微中观层级结构优势。以上结论明确了规划设计结构的不足之处及修正途径。在“规划设计举措的论证与优化”(第五章)中,在历史性研究的基础上,围绕新时期空间网络结构所面临的三方面关键问题展开实例讨论,探索在规划设计中引入空间网络拓扑结构分析的可操作性方法。1)现有城市空间中建立新网络结构的可行性论证,以天津主副中心规划方案为研究实例,讨论新模式应挖掘空间潜力的问题；2)现有城市空间中更新原网络结构的保护性论证,以天津泰安道历史街区更新改造项目为研究实例,讨论原模式延续空间文化的问题；3)现有城市空间中融入新元素的合理性论证,以天津中心城区在建地铁网络为研究实例,讨论利用新元素进行空间结构调整的问题。在“网络结构认知辅助规划设计”(第六章)中,在上述研究的基础上,反思惯用的规划设计方法的局限性,指出将空间网络结构的认知拓展融入规划设计过程的必要性和具体途径,以期催生更加科学的规划设计策略,从而实现城市功能的健康高效运转。